2.2. Расчет интенсивности внешнего теплообмена

Такой расчет выполняют в соответствии с параметрами температурного графика:

Определяем ориентировочные размеры рабочего пространства печи в зависимости от удельной производительности, заданных размеров заготовки и способа их расположения на поду (конвейере).

Определяем штучную производительность печи по формуле:

где G – производительность печи, кг/ч;

g – масса одной заготовки.

Тогда: шт/ч; принимаем N=67 шт/ч.

Определяем количество заготовок, одновременно находящихся в печи:

где ч – расчетное время нагрева.

Принимаем n=20 шт.

Определяем площадь пода (конвейера) занятого металлом (полезная площадь пода).

где - проекция нагреваемого изделия на под, .

Тогда: ; Принимаем

Определяем коэффициент загрузки и площади пода печи:

Где - площадь пода печи,

Практически, в целях получения максимальной производительности для проходных печей принимают Принимаем

Тогда:

Определяем ширину пода печи:

,

где - зазор между заготовкой и стеной и с учетом нагревательных элементов, принимаемый в расчетах в пределах 150…400 мм. Принимаем .

Тогда:

Определяем длину пода печи.

Длина пода печи при укладке заготовок в один ряд, а также с учетом расстояния от заготовки до торцевой стенки будет равна:

де - количество заготовок в одном ряду.

a – зазор между заготовкой и торцевой стеной, принимаемый в расчетах в пределах 150…250 мм. a = 250 мм.

S – шаг между изделиями, м.

– диаметр заготовки, м.

Определяем полную площадь пода печи:

Определяем высоту рабочего пространства печи.

Учитывая рекомендованные расстояния между нагревателями, стенками печи и нагреваемым металлом, принимаем расстояние между сводом и нагреваемым металлом 0,6 [2].

Определяем значение приведенного коэффициента излучения в системе кладка-металл по приближенной формуле

где – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, равный

– приведенная степень черноты футеровки, равная ε_п=0,8 [2];

– степень черноты металла, ε_м=0,45 [2];

- тепловоспринимающая поверхность нагреваемого металла,

;

- теплоотдающая поверхность печи при размещении нагревательных элементов на боковых стенках и своде

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи излучением в зонах рабочего пространства (температура печи принимается неизменной)

где индексы «н» и «к» означают температуру металла в начале и конце периода нагрева.

Выполняем расчет конвективного теплообмена. Определяем значение конвективной составляющей теплоотдачи α_к, полагая, что

α_к =(0,05–0,15)·α_л=0,15·213.49=32 Вт/м² ∙°С.

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи путем суммирования конвективной и лучистой составляющих:

α = α_л + α_к = 213.49 + 32 = 245,49 Вт/м² ∙°С.

Значение эффективных коэффициентов теплоотдачи сопоставляем с принятыми ранее при построении графика и пересчитываем критерий Bi

.